DE2128031A1 - Continuous crystallizer - esp for sugar soln, by evaporation or chilling - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdampfungs-oder Kühlungskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühlungskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerldsungen, bei dem die Lösung kontinuierlich einem liegenden, in mehrere getrennte Räume unterteilten Behälter zugeführt und bei gleichzeitiger Erwärmung bzw. Abkühlung sowie bei fortschreitendem Kristallwachstum nacheinander von einem Raum zum anderen gefördert und aus dem letzten Raum ausgetragen wird.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühlungskristallisation von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen, bestehend aus einem langgestreckten liegenden Behälter, der durch Querwände in getrennte Räume' unterteilt ist, in denen sich Heiz- oder Kühlelemente befinden und der Fördereinrichtungen aufweist, welche die Lösung nacheinander durch alle Räume fördern.
• Bei bekannten Ausführungen von Kristallisatoren sind vielfach angetriebene Einbauten vorgesehen, welche die Lösung mit Rühr- und Knetarmen bearbeiten sollen. Bei derartigen bekannten Kristallisatoren sind an einer rotierend angetriebenen Welle Förderflügel, Förderschaufeln oder Schneckengänge vorgesehen, um den Weitertransport der Lösung'bzw. Kochmasse zu gewährleisten. Es sind auch bereits Vorrichtungen zum kontinuierlichen Kristallisieren von Lösungen bekannt, bei denen auf einer koaxial durch den liegenden Behälter verlaufenden Welle scheibenförmige Querwände befestigt sind, die zur Unterteilung in getrennte Räume dienen. Diese Scheiben rotieren,mit der angetriebenen Welle und besitzen Aussparungen, durch welche periodisch Durchtrittsöffnungen für die Lösung geschaffen und wieder versperrt werden, So daß der Ubertritt der Lösung von einem Raum in den anderen durch das normale Fließvermögen der Lösung sowie gegebenenfalls unterstützt durch gleichzeitig vorgesehene Schnecken, Flügel oder Schaufeln bewirkt wird.
• Der gemeinsame Nachteil aller solcher Vorrichtungen zum kontinuierlichen Kristallisieren besteht in dem außerordentlich hohen Bedarf an Antriebsleistun, Ferner werden viele Kristalle durch die mechanischen Rühr- und Förderelemente-angegriffen und beschädigt. So ist trotz intensiver Durchmischung und trotz Zwangsförderung der Lösung bisher kein befriedigend gleichmäßiges Kristallwachstum erzielt worden, da sich eine konstante Aufenthaltszeit aller Kristalle pro Kammer nicht einstellen läßt.
• Um diese Nachteile zu vermeiden, sind Vorrichtungen zum kontinuierlichen Kristallisieren geschaffen worden, bei denen die Lösung durch ihr eigenes Fließverhalten unter Schwerkrafteinfluß durch die einzelnen Räume des liegend angeordneten Behälters wandert. Die Umwälzung unter erforderliche Durchmischung der Lösung in den einzelnen Räumen selbst wurde durch entsprechende Gestaltung der Heiz- oder Kühlelemente erreicht. Die Querwände dieser bekannten Vorrichtungen sind in Höhe des Füllstandes der Lösung entweder mit Ubertrittskanten oder in geeigneter anderer Höhenlage mit Durchtrittsöffnungen ausgerüstet, wobei die Durchtrittsöffnungen mit Leitflächen versehen sind, die eine bestimmte Strömung der Lösung beim Ubertritt erzwingen sollen.
• Ein gleichmäßiges Kristallwachstum, insbesondere eine einheitliche Kristallgröße konnte aber auch bei diesen bekannten Vorrichtungen nicht erzielt werden. Dieser, vor allem für die Zuckerindustrie, sehr schwerwiegende Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß sich innerhalb der einzelnen Räume #es Behälters Zonen unterschiedlichen Strömungsverhaltens bilden. Die in Behälterlängsrichtung, d. h. in Durchsatzrichtung verlaufende Strömungskomponente ist lediglich im Bereich der Ubertrittskante oder der Durchtrittsöffnung einer Trennwand vorherrschend im unmittelbar darunter liegenden sich zum Behälterboden erstreckenden Raum wird diese Strömungskomponente fast zu Null und die Bewegung der Lösung findet in diesem Bereich fast ausschließlich unter dem Einfluß der Wärmebehandlung statt. Das bedeutet, daß-die in diesen Bereichen befindliche Lösung wesentlich länger und intensiver in dem einzelnen Raum zirkuliert als derjenige Anteil der Lösung, der sich im oberen Bereich befindet, in dem die in Durchsatzrichtung verlaufende Strömungskomponente besonders groß ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühlungskristallisieren von Lösungen zu schaffen, bei dem ein gleichmäßiges Kristallwachstum gewährleistet ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das einleitend bezeichnete Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die Lösung durch Umpumpen mittels Dickstoff- oder Verdrängerpumpen von einem Raum zum anderen gefördert wird.
• Die eingangs genannte Vorrichtung kennzeichnet sich zur Lösung der vorgenannten Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß jeder Raum über Ein- und Austrittsstutzen und je wenigstens eine außerhalb des Behälters angeordnete Dickstoff- oder Verdrängerpumpe, welche als Fördereinrichtung zum Weitertransport der Ldsung dient, mit dem jeweils benachbarten Raum verbunden ist.
• Dadurch, daß die Lösung erfindungsgemäß von einem Raum zum anderen durch Umpumpen gefördert wird, wobei der nächstfolgende Raum vorher durch Weiterpumpen geleert wurde, kann ein gleichmäßiger Durchfluß der Lösung-gesichert werden.
• Durch entsprechende Auswahl der Anzahl und der Lage der Ein- und Austrittsstatzen kann das Entstehen von Zonen unterschiedlichen Strömungsverhaltens vermieden werden.
• Für das Umpumpen selbst wird keine übermäßig große Leistung erforderlich. Es tritt auch keine Beeinträchtigung der Kristallbildung ein, weil es Pumpen gibt, die eine schonende Förderung von Feststoff-Flilssigkeitsgemischen gewährleisten. Zusätzlich ist es denkbar, im Inneren eines jeden Raumes entweder durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Heiz- oder Yliihlelemente oder aber durch den Einbau zusätzlicher Leitelemente dafür zu sorgen, daß eine gleichmäßige Durchströmung des jeweiligen Raumes erzielt wird. Die durch das Umpumpen im Inneren eines jeden Raumes erzielten gleichmäßigen Strömungsverhältnisse gewährleisten nunmehr eine fast einheitlich gleiche Aufenthaltszeit aller Anteile der Lösung in jedem Raum. Somit sind die Voraussetzungen für ein gleichmäßiges Kristallwachstum gegeben.
• Es wurde schon erwähnt, daß durch entsprechende Auswahl der Lage und der Anzahl der Stutzen zum Abziehen und Einführen der Lösung Einfluß auf das Strömüngsverhalten der Lösung in den#einzelnen Räumen genommen werden kann. Es besteht in diesem Zusammenhang ~also die r4öglichkeit, die Lösung am Boden des jeweiligen Raumes abzuziehen und in Höhe des' Füllstandes in den nächstfolgenden Raum einzuspeisen. Diese Lage der Stutzen wUrde die längste Verweilzeit der Lösung in dem jeweiligen Raum gewährleisten.
• Ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahrens geeigneten erz in dungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühiungskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen, ist in der Zeichnung dargestellt.
• Die Figur zeigt eine Schemazeichnung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrtrchtung.
• Wie die #Figur erkennen läßt, besteht die Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühlungskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen aus einem liegend angeordneten beispielsweise zylindrischen Behälter 1. Dieser liegend angeordnete Behälter 1 ist durch Querwände 2 in getrennte Räume 3 aufgeteilt. Die Querwände 2 können je nach Art der ~durchgeführten Kristallisation oberhalb der Füllstandhöhe in den Räumen 3 enden oder aber auch, wie in gestrichelten Linien angedeutet ist, bis an den oberen Rand des Behälters reichen und eine hermetische Trennung der Räume 3 voneinander bewirkein.
• Bei der Verdampfungskristallisation ist eine Besaugung des oberhalb der Lösung befindlichen Raumes erforderlich, um die freiwerdenden Dämpfe und Gase zu entfernen.
• Zu diesem Zweck~dient ein Saugrohr 4. Dieses S,augrohr 4 kann mit Zweigsauganschlüssen ausgerüstet werden, die in der Figur in gestrichelten Linien eingezeichnet sind, wenn die Räume 3 vollständig hermetisch voneinander getrennt sind. Zwischen das in diesem Fall zentrale Saugrohr 4 und die einzelnen Saugstutzen können bedarfsweise Absperrorgane 5 eingeschaltet werden, um möglichst vielseitige Arbeitsbedingungen verwirklichen zu können. Es ist nur ein derartiges Absperrorgan'5 als Beispiel eingezeichnet.
• In jeden einzelnen Raum 3 führen Rohrstutzen 6 hinein.
• In Einzelheiten br#aucht auf diese nicht eingegangen zu werden, weil derartige Stutzen bei Vorrichtungen zum Kristallisieren üblich sind. Sie dienen zum Einspeisen von Kristallfuß frischer Lösung oder Lösungsmittel und gestatten es, die Arbeitsbedingungen während des Kristallisationsvorganges in bestimmter Richtung zu steuern.
• Die Räume 3 liegen bei dem Behälter 1 in Reihe hintereinander. Die zu kristallisierende Lösung tritt über einen Eintrittsstutzen 7 an einem Ende ein. Jeder Raum 3 ist mit einem Austrittsstutzen 8 ausgerüstet. Jeder auf den ersten Raum 3 folgende Raum weist zusätzlich noch einen Eintrittsstutzen 9 auf. Um die Lösung von einem Raum zum anderen zu fördern, werden Dickstoff-Verdränger- oder Drehkolbenpumpen 10 eingesetzt. Der, bezogen auf die Durchflußrichtung der Lösung, letzte Raum 3 ist mit seinem Austrittsstutzen 8 #nicht an eine Pumpe 10 angeschlossen.
• Im gezeigten Ausführungsbeispiel münden die Austrittsstutzen 8 im Bodenbereich der jeweiligen Räume 3, während die Eintrittsstutzen 9 nach Art von Steigrohren in dem oberen Bereich der Räume 3 münden.
• Abweichend von der gezeigten Ausführung kann jeder Raum 3 mit mehreren Austrittsstutzen 8 ausgerüstet werden, die beispielsweise über den Querschnitt in geeigneter Weise verteilt sind, um einen gleichmäßigen Abzug der Lösung aus dem Raum zu sichern. Es können aber auch je Raum 3 mehrere Eintritts-Stutzen 9 vorgesehen und mit ihren offenen Enden über den Querschnitt des jeweiligen Raumes 3 verteilt werden. Durch eingeschaltete Steuerelemente, Verwendung von mehr als einer Pumpe' 10 zur Verbindung zweier aufeinanderfolgenden Räume 3 sowie durch nicht dargestellte Einbauten läßt sich gewähr-# leisten, daß die Aufenthaltszeit der Lösung in Folge einer gleichmäßigen Durchströmung der Räume 3 stets einheitlich und gleichmäßig ist. So wird unter sonst einwandfreien Betriebsverhältnissen die Voraussetzung für eine-gleichmäßige Kristallbildung und Erzielung einer einheitlichen Kristallgröße geschaffen.
• Nicht eingezeichnet sind in den Räumen 3 befindliche Heiz-oder Kühlelemente. Es ist üblich, solche Heiz- ode Kühlelemente so auszubilden, daß eine Zirkulation entsteht, bei welcher eine einwandfreie Durchmischung und thermische Behandlung des Lösungsmittels gewährleistet ist.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühlungskristallisieren von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen, bei dem die Lösung kontinuierlich einem liegenden in mehrere getrennte Räume unterteilten Behälter zugeführt und bei gleichzeitiger Erwärmung bzw.

Abkühlung sowie bei fortschreitendem Kristallwachstum nacheinander von einem Raum zum anderen gefördert und aus dem letzten Raum ausgetragen wird d a d u r c h g e k e'h n-z e i c h n e t , daß die Lösung durch Umpumpen mittels Dickstoff- und Verdrängerpumpen von einem Raum zum anderen gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lösung jeweils aus dem Bodenbereich eines Raumes abgepumpt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lösung jeweils in Höhe des Füllstandes in einem Raum eingepumpt wird.

4. Vorrichtung zur kontinuierlichen Verdampfungs- oder Kühlungskristallisation von Lösungen, insbesondere Zuckerlösungen, bestehend aus einem langgestreckten liegenden Behälter, der durch Querwände in getrennte Räume unterteilt ist, in denen sich Heiz- oder Yvühlelemente befinden und der Fördereinrichtungen aufweist, welche die Lösung nacheinander durch alle Räume fördert d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder Raum (3) über Ein-und Austrittsstutzen (8; 9) und je wenigstens eine außerhalb des Behälters (1) angeordnete Dickstoff-oder Verdrängerpumpe (10), welche als Fördereinrichtung zum Weitertransport der Lösung dient mit dem jeweils benachbarten Raum (3) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4' d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Eintrittsstutzen (9) jeweils in Höhe des Füllstandes in den Raum (3) ausmündet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5 ~ d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Austrittsstutzen (8) im Bodenbereich in den Raum (3) mündet.